怎樣打下隱形戰機? 中俄研發長波雷達 美國靠預警機組織協同作戰

國際軍事

美國空軍F-22隱形戰鬥機遭遇一個重大問題:中國官媒號稱解放軍可以追踪F-22,這是一個謊話?

美國《國家利益》網站報導,中國官媒之前聲稱,人民解放軍已經能夠在東海上空發現並鎖定美國空軍的F-22隱形戰鬥機,雖然中國的報導可能很容易被視為宣揚國威,但確實有此可能。

事實上,中國很有可能追蹤到F-22戰機軌跡,畢竟匿蹤不是隱形的外衣,匿蹤技術只會延遲偵測和追蹤。

中國很有可能追蹤到F-22

首先,如果像在「渡運任務」(ferry missions),F-22外掛油箱,這樣就不是隱形配置,更容易被米波雷達探測。此外,該戰機在平時操演期間通常在機腹配備盧芮柏反射鏡(Luneburg lens),這也會擴大在雷達上的橫截面積。

甚至有此一說,就連戰鬥配置的F-22也會被敵方雷達偵測到行蹤,但這一說法和普通看法迥異。另外,像是F-35、PAK-FA、J-20或J-31具有尾翼表面的隱形戰機,對敵方的雷達來說,也不是不可見。

以上說法屬於基礎物理學領域。基本上,物理定律要求必須優化隱形戰機,以擊敗更高頻段,如C、X、Ku、S波段的頂部。一旦頻率波長超過某一個閾值,並產生共振效應,低可觀量(LO)飛機的特徵信號就會出現「階躍變化」(step change),這樣會增加隱形戰機被偵測到的面積。

通常來講,當飛機上的一個特徵(例如尾翼)小於特定頻率波長的8倍時,就會發生這種共振。實際上,即使每架戰機塗滿雷達吸收材料,也不能把不同頻率產生的雷達信號表面縮小到2英呎以下,這就迫使戰機需要對不同頻帶(frequency bands)進行優化處理。

低頻雷達能夠偵測和追蹤隱形戰機

因此,在S或L頻之類民用空中交通管制(ATC)雷達的低頻雷達,幾乎都能夠偵測和追蹤到隱形飛機。

然而,軍火商Northrop Grumman的B-2幽靈隱形轟炸機欠缺引起共振效應的許多特徵,所以,這種大型戰機對付低頻雷達,比F-35或F-22更有效。

在一般情況下,那些低頻雷達並沒有提供國防部官員所說的「武器質量」軌道引導訊號,這是引導飛彈擊中目標所需的功能。

「即使你可以看到一架帶有ATC雷達攻擊機,如果沒有火控系統,就算看到了隱形戰機也無法擊落它。」一名空軍官員表示。

俄羅斯、中國在開發UHF和VHF頻段預警雷達

據悉,俄羅斯、中國和其他國家正在開發先進的UHF和VHF頻段預警雷達,這些雷達使用更長的波長,來提示其它偵測器,讓軍方知道敵方隱形飛機可能來自何處。

但是,VHF和UHF頻段雷達的問題在於,長波的雷達分辨影像的單元很粗略。這意味說,這些頻段雷達引導武器擊中目標的精準度根本不足夠。

所以,一名美國海軍官員反問道,「一些任務是否需要隱形戰機?就算敵方能看到你的隱形戰機,但也不能攻擊你,這結果和不能看見隱形戰機一樣吧?」

傳統上,低頻雷達的導彈武器受到兩個因素的限制。一個因素是雷達波束的寬度,第二個是雷達脈衝的寬度,但是這兩個限制都可以通過信號處理來克服。

低頻雷達導彈武器受到的限制可能已獲解決

其實,「有源相控陣(AESA)雷達」就可以解決方向或方位角度分辨率的問題,因為它們可以通過電子方式控制雷達波束。此外,AESA雷達可以產生多個波束,並可以根據寬度、掃描速率、其他特性對這些波束進行整理。

一些業內專家認為,高速數據鏈和低頻相控陣雷達的組合可以產生武器系統需要的軌道導引訊號,這種功能簡稱為「武器質量追蹤」。

美國海軍和洛克希德馬丁可能已經解決這個問題。他們都曾公開討論,以「先進鷹眼」預警機E-2D作為NIFC-CA「海軍一體化火控-防空」系統中戰網絡中心節點的主要角色,以擊退敵方的空中和導彈威脅。2013年聖誕節前夕,海軍空戰主任Mike Manazir在美國海軍研究所曾詳細描述了這一概念。

NIFC-CA為「海軍一體化火控-防空」系統,使用神盾雷達、機載感測器以及標準六型(SM-6)飛彈來發現、跟蹤並摧毀逼近的空中威脅。

APY-9雷達導引空中或地面飛彈擊中隱形戰機

根據NIFC-CA「防空」(FTA)火控架構,可以透過空中預警機E-2D裝配的APY-9雷達Link-16數據鏈,發現敵方軌跡,提供資訊給空中的F-18超級大黃蜂戰鬥機發射AIM-120 AMRAAM飛彈擊落隱形戰機。 

此外,APY-9也可以透過協同作戰能力(CEC)的數據鏈,作為感應器,「從海上」引導巡洋艦和驅逐艦上的神盾系統發射雷神SM-6導彈,對船鑑上雷達視距外的目標發動攻擊。

事實上,美國海軍已經使用E-2D雷達來引導SM-6飛彈發動視距外攻擊,同時展示NIFC-CA系統的飛彈射擊能力,這意味著APY-9會產生軌跡導引訊號管用,已具備「武器質量追蹤」功能。

若這樣的戰術是有效的,表示隱形戰機必須與波音EA-18G咆哮者等電子攻擊平台並肩作戰才有基本反制功能,這也是美國防部一直支持投資電子和網絡戰領域的主因。

正如一名空軍官員解釋的理由:隱形和電子攻擊具有協同關係,因為偵測是以比較信號噪音作為基礎,低可觀測量會減少信號,但是電子攻擊會增加噪音信號。